Проектирование магистральной волоконно-оптической системы передачи с повышенной пропускной способностью (стр. 15 из 31)
Невозможно в полной мере реализовать преимущества PSK и FSK. Метод не эффективен в системах спектрального уплотнения, где несколько источников модулирующих сигналов мультиплексируются для передачи по одной оптической несущей.
Имеет место динамическое влияние на спектр оптического излучения и амплитуды отдельных мод резонатора. Нелинейная зависимость показателя преломления материала заполнения резонатора лазера тока накачки приводит к линейной модуляции фазы оптических импульсов – чирпированию импульсов. Чирпэффект при соответствующих условиях вызывает дополнительное уширение оптических импульсов.
Указанных недостатков можно избежать при использовании стабилизированных источников оптического излучения и внешнего модулятора. Это улучшает функциональные характеристики систем передачи и гибкость системы в целом. Например, это позволяет при необходимости менять формат используемой ЛКП.
Вместо использования непосредственной модуляции оптической несущей, для которой трудно найти электронные компоненты, учитывая высокую частоту оптической несущей (порядка 100 ТГц), можно осуществить процесс модуляции на более низких частотах, используя промежуточную несущую или поднесущую на частоте в диапазоне 10 МГц - 10 ГГц. Этой модулированной поднесущей затем модулируют основную оптическую несущую. Главное преимущество этой схемы модуляции в возможности использования различных стандартных методов и устройств, разработанных для конкретного диапазона частот. Поднесущие также используются при реализации систем спектрального уплотнения. Отдельными входными потоками модулируют свои поднесущие, которые с помощью мультиплексора объединяют в общий сигнал, модулирующий оптическую несущую.
Методы приема. Выбор методов приема – детектирования (демодуляции) оптического сигнала зависит от того, какой из видов модуляции используется - модуляция интенсивности, фазовая или частотная модуляция (ASK, PSK или FSK). Как уже отмечалось выше, при модуляции интенсивности оптического излучения на приеме используется метод прямого детектирования, а при фазовой и частотной модуляции требуется когерентный прием.
Метод прямого детектирования основан на том, что ток на выходе фотодетектора пропорционален поступающей на его вход мощности оптического излучения. Соответственно приемник ВОСП, реализующий данный метод в общем случае включает фотодетектор, усилитель и фильтр нижних частот. В идеальной системе связи присутствует только дробовой шум оптического сигнала, который и определяет квантовый предел детектирования.
Фотодетекторы чувствительны к потоку фотонов и не воспринимают фазу воздействующего когерентного оптического излучения. Для определения фазы принимаемого оптического излучения его смешивают с когерентным и стабильным оптическим излучением эталонного источника. В результате смешения когерентных оптических сигналов возникают биения, которые регистрируются фотодетектором и содержат информацию как об интенсивности, так и о фазе принимаемого когерентного оптического сигнала. Этот метод приема и называют когерентным оптическим приемом или просто методом когерентного приема.В общем случае когерентный оптичекий приемник представляет собой оптический эквивалент супергетеродинного радиоприемника. Различают гетеродинный прием, когда длины волн оптического излучения гетеродина и принимаемого сигнала не одинаковы, и гомодинный прием, когда они равны.
2.3.4 Расчет параметров передачи оптических волокон
Расчет коэффициента затухания оптического волокна. Расчет коэффициента затухания выполняется на λ центральной оптического канала, предварительно определив в каком диапазоне она лежит.
Результирующий коэффициент затухания волокна в дБм/км определяется как сумма αмакс=αрр+αикп+αон.
Здесь, составляющая потерь релеевского рассеяния на длине волны λ определяется соотношениями
. Составляющая потерь инфракрасного поглощения на длине волны λ определяется по формулам 
.Составляющая потерь, обусловленная примесями OH–, рассчитывается следующим образом:
Параметры ΔαOH, δαРР, δαИКПуточняются для каждого конкретного типа ОВ в зависимости от его технических данных - значений максимальных потерь на опорных длинах волн в диапазонах C, Lи на длине волны "водяного пика" диапазона E.
Расчеты выполняются в следующем порядке:
Во всем спектральном диапазоне должно выполняться неравенство
где αSX– коэффициент затухания ОВ на опорной длине волны, ближайшей к спектральному диапазону, в котором лежит λCоптического канала, равный, соответственно, αSO, αSEили αSC. Если условие неравенство не выполняется, следует полагать: 
.Среднее значение коэффициента затухания оптического волокна можно приближенно оценить следующим образом :
.Расчет хроматической дисперсии. Параметр хроматической дисперсии стандартного ступенчатого волокна в пс/(нм⋅км) рассчитывается по формуле
где λ0– длина волны нулевой дисперсии, нм; λC– центральная длина волны, нм; S0– параметр наклона спектральной характеристики дисперсии оптического волокна в точке нулевой дисперсии, пс/(нм2.км).2.3.5 Расчет параметров ЭКУ ВОЛП
Определение энергетического потенциала системы. Энергетический потенциал - определяется как допустимые оптические потери оптического тракта или ЭКУ между точками нормирования, при которых обеспечивается требуемое качество передачи цифрового оптического сигнала. Оптические потери обусловлены потерями на затухание и дополнительными потерями мощности, обусловленными влиянием отражений, дисперсии, модовых шумов и чирп-эффекта.
Энергетический потенциал рассчитывается как разность между уровнем мощности оптического излучения на передаче и уровнем чувствительности приемника
где W – энергетический потенциал (перекрываемое затухание),дБм; pпер– уровень мощности оптического излучения передатчика ВОСП, дБм; pпр – уровень чувствительности приемника, дБм.Приемник ВОСП характеризуется как уровнем чувствительности, так и уровнем перегрузки – максимальным значением уровня мощности оптического излучения в точке нормирования оптического тракта на приеме, при которых обеспечивается требуемое качество передачи цифрового оптического сигнала. Разность между уровнем перегрузки и уровнем чувствительности приемника ВОСП определяет пределы регулировки АРУ системы - ΔA. Типичное значение ΔA=20 дБм.
Передача информации с требуемым качеством на регенерационном участке ВОЛП без оптических усилителей, учитывая потери и дисперсионные искажения, обеспечивается за счет запаса мощности, равного разности между энергетическим потенциалом ВОСП и затратами оптической мощности на потери и подавление помех и искажений оптических импульсов в линии
где Aэку – затухание ЭКУ совместно со станционными кабелями (патчкордами); Σai – суммарное значение дополнительных потерь, дБ. Для нормальной работы ВОЛП необходимо, чтобы эксплуатационный запас на ЭКУ превышал нормируемое минимально допустимое значение равное 
. То есть, выполнялось условие AЗ>AЗдоп. Это условие баланса бюджета мощности на ЭКУ. Максимальное значение затухания ЭКУ совместно со станционными кабелями (патчкордами) рассчитывается следующим образом: 
где NНС – число неразъемных соединений ОВ на ЭКУ. Количество неразъемных соединений на ЭКУ равно 
. Суммарное значение дополнительных потерь складывается из дополнительных потерь за счет собственных шумов лазера, за счет за счет шумов из-за излучения оптической мощности при передаче "нуля", за счет шумов межсимвольной интерференции и, соответственно, равно 
Дополнительные потери из-за собственных шумов источника излучения рассчитываются по формуле
Значение параметра собственных шумов источника – RIN обычно лежит в пределах -120< σRIN<-140 дБм. Параметр Q определяется в зависимости от заданного максимально допустимого коэффициента ошибок BER из уравнения
Дополнительные потери за счет шумов из-за излучения оптической мощности при передаче "нуля" определяются по формуле
здесь ε - отношение мощности оптического излучения источника при передаче "нуля" к мощности оптического излучения при передаче "единицы". Как правило, значение этой величины лежит в пределах 0,01 ≤ ε ≤ 0,1.